JPH05149558A - 熱搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷媒を加熱する時の圧力上昇を利
用して熱を暖房などに利用する熱搬送装置に関するもの
で、受液器での減圧開始遅れ時間を大巾短縮して開閉周
期を短くし、熱搬送量の大能力化を図ることを目的とす
る。 【構成】 冷媒加熱器２と気液セパレータ１を環状管路
に接続し、気液セパレータ１の上方に設けた受液器５
を、第１逆止弁６を有する落込み管７と、第１開閉弁８
を有する均圧管９とで前記環状管路に接続した熱搬送部
２１と、気液セパレータ１，放熱器１０，第２開閉弁２
３，受液器５を順次配管接続した環状の循環路２２とを
有するとともに、第２開閉弁２３は受液器５の上方に配
置し第２開閉弁２３の出口から受液器間は下り勾配配管
とした出口管２４を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒を加熱するときの
圧力上昇を利用して、熱を暖房などに利用する熱搬送装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱搬送装置は、例えば特開平３−
５１６３１号公報に示されるように、図４のような構成
になっている。

【０００３】すなわち、気液セパレータ１は、冷媒加熱
器２の上方に配置されるとともに冷媒加熱器２の入口管
３と冷媒加熱器２の出口管４とで連結され環状の管路で
接続されている。また、受液器５は気液セパレータ１の
上方に配置され、第１逆止弁６を有する落込み管７で気
液セパレータ１へ接続され、さらに第１開閉弁８を有す
る均圧管９により出口管４を介して気液セパレータ１に
接続されている。気液セパレータ１と利用側として室内
側に配置される放熱器１０は、ガス冷媒往き管１１で接
続され、放熱器１０と受液器５は、第２逆止弁１２を有
する液冷媒戻り管１３で接続されている。以上のよう
に、気液セパレータ１，放熱器１０，第２逆止弁１２，
受液器５，第１逆止弁６は順次配管接続された環状の循
環路を形成している。１４は冷媒加熱器２の出口管４に
設けた温度検知器であり、１５は温度検知器１４の検知
する温度により、第１開閉弁８の開閉時間を制御する制
御装置である。１６は冷媒加熱器２に設けたバーナであ
り、バーナ１６により冷媒を加熱する。１７は放熱器１
０に設けた送風機である。

【０００４】上記構成において、その動作を以下に説明
する。冷媒加熱器２において、バーナ１６の燃焼熱で加
熱された冷媒は、ガスと液の２相状態で出口管４を通
り、気液セパレータ１へ流入し、液冷媒は入口管３から
再び冷媒加熱器２に流入する。一方、気液セパレータ１
へ流入した２相状態の冷媒のうちガス冷媒は、ガス冷媒
往き管１１から放熱器１０へ入り、送風機１７で送られ
た室内空気と熱交換し、放熱凝縮し過冷却液化する。

【０００５】ここで、第１開閉弁８が閉のときには、放
熱器１０で凝縮液化した過冷却液冷媒は、液冷媒戻り管
１３から第２逆止弁１２を介して、ガス冷媒を凝縮させ
ることにより受液器５内へ流入する。このとき受液器５
内の圧力は気液セパレータ１内の圧力より低くなってい
るため、第１逆止弁６は閉状態となっている。この状態
で、開閉弁８を開とすると、受液器５と気液セパレータ
１とは均圧管９により連通して均圧状態となり、受液器
５内の液冷媒は重力により第１逆止弁６を通り気液セパ
レータ１内へ流入する。

【０００６】次に、第１開閉弁８を再び閉にすると、第
１逆止弁６は閉状態となり、受液器５内へ放熱器１０の
凝縮過冷却液冷媒が、受液器内の急減圧により吸引され
受液器５が液冷媒で満たされるサイクルを繰り返す。こ
のように、気液セパレータ１と冷媒加熱器２間は蒸発し
た冷媒圧による自然循環サイクルであり、受液器５から
気液セパレータ１および冷媒加熱器２への液冷媒の供給
は第１開閉弁８の開閉周期による間欠動作サイクルであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
て、冷媒加熱による熱搬送を行なうため第１開閉弁８の
開閉動作周期設定には、図５に示すように受液器５での
減圧開始遅れ時間Ｔ_l を考慮する必要があった。即ち、
第１開閉弁８が開状態から閉状態に切換った時間ｔ₁ か
ら時間Ｔ_l だけ遅れて受液器５内の減圧が発生し、減圧
時間Ｔ_r で受液器５内が液冷媒で満たされ減圧が終了す
る。この減圧開始遅れ時間Ｔ_l は受液器５の容器自体の
熱容量に加えて、第２逆止弁１２の弁部を通過した液冷
媒が受液器５に入るまでに時間を要するためであった。
第２逆止弁１２は逆流防止効果を優先で考えるため、図
６に示すように弁体１８の自重で弁座１９を閉止する取
付姿勢で設置している。すなわち流体の入口側を下方
に、出口側を上方に向けている。（図６中の矢印は流体
の流動方向を示す。）また受液器５の液冷媒入口は受液
器５の上方に位置させ、液冷媒流入後に受液器内を重力
により落下させ（シャワー状に落下させるとより効果
的）でガス冷媒との接触を良くし直接熱交換効率を高め
る構成としている。従って、第２逆止弁１２と受液器５
は図４のように逆Ｕ字状の逆トラップ部２０が存在す
る。

【０００８】この逆トラップ部２０では第１開閉弁８の
閉成時には最終的に液冷媒が存在するが、開成とともに
ガス冷媒となってしまう。従って、第１開閉弁８が閉成
した直後はこの逆トラップ部２０がガス冷媒のため、閉
成とともに第２逆止弁１２の弁座１９を通過した液冷媒
は、逆トラップ部２０を順次進みある時間を経て受液器
５内へ落下する。この受液器５内へ液冷媒が落下するま
での時間遅れが、減圧開始遅れ時間の発生原因となって
いた。

【０００９】ところで、減圧時間Ｔ_r は空となった受液
器５内へ液冷媒が流入してから流入し終るまでの時間で
あり、受液器５の内容積と放熱器１０から受液器５まで
の流路抵抗により定まり、開時間Ｔ_ONは満液となった受
液器５から気液セパレータ１へ液冷媒が落込まれる時間
であり、受液器５の内容積および均圧管９と落込み管７
の流路抵抗により定まるものである。

【００１０】従って、第１開閉弁８の開時間Ｔ_ONと閉時
間Ｔ_OFF の和で示される開閉周期Ｔ _S （Ｔ_S ＝Ｔ_ON＋Ｔ
_OFF ）は、閉時間Ｔ_OFF を変動させる減圧開始遅れ時間
Ｔ_l に依存する（Ｔ_OFF ＝Ｔ_r＋Ｔ_l ）ことになる。

【００１１】この減圧開始遅れ時間Ｔ_l が比較的大きい
ために、閉時間Ｔ_OFF の短縮に制約が生じ、開閉周期Ｔ
_S を長目に設定せざるを得ない状況となり、熱搬送量
（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力化に制約があ
った。

【００１２】本発明は上記課題を解決するもので、減圧
開始遅れ時間Ｔ_l の大巾短縮により開閉周期Ｔ_S を短く
し、熱搬送量（暖房能力）の大能力化を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、冷媒加熱器と気液セパレータを環状管路に接
続し、前記気液セパレータの上方に設けた受液器を、第
１逆止弁を有する落込み管と、第１開閉弁を有する均圧
管とで前記環状管路に接続した熱搬送部と、前記気液セ
パレータ，放熱器，第２開閉弁，前記受液器を順次配管
接続した環状の循環路とを有するとともに、前記第２開
閉弁は前記受液器の上方に配置し第２開閉弁の出口から
受液器間は下り勾配配管とした出口管を設けた構成とし
ている。

【００１４】

【作用】本発明は上記構成によって、第２開閉弁を通過
した液冷媒を重力作用により短時間で受液器内に流入せ
しめ、減圧開始遅れ時間の大巾短縮を行なう。

【００１５】この減圧開始遅れ時間の大巾短縮により第
１開閉弁の閉時間を小さくし、開閉周期の短縮により単
位時間当りの受液器の液冷媒の吸引・落込み回数を増大
させ、冷媒循環量を増大可能として冷媒加熱量を増大さ
せ、熱搬送量（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力
化を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図１で説明する。

【００１７】図１において、図４と同一符号は同一部材
を示し同一機能を有しているので詳細な説明は省略し、
異なる点を中心に説明する。

【００１８】２１は冷媒加熱器２と気液セパレータ１を
環状管路に接続し、気液セパレータ１の上方に設けた受
液器５を、第１逆止弁６を有する落込み管７と、第１開
閉弁８を有する均圧管９とで前記環状管路に接続した熱
搬送部である。２２は気液セパレータ１，放熱器１０，
第２開閉弁２３，受液器５を順次配管接続した環状の循
環路である。

【００１９】第２開閉弁２３は受液器５の上方に配置さ
れるとともにその出口から受液器５間は下り勾配の配管
である出口管２４で受液器５に接続されている。２５は
第２開閉弁２３の流体入口側に設けた入口管であり、出
口管２４はこの入口管２５よりも下方に設けられてい
る。

【００２０】２６はバーナ１６の燃焼量を可変する燃焼
量可変装置、２７は第１開閉弁８，第２開閉弁２３，温
度検知器１４，燃焼量可変装置２６に電気的に接続され
た制御装置である。

【００２１】上記構成において、第１開閉弁８および第
２開閉弁２３の開閉動作と、バーナ１６での燃焼、送風
機１７の運転により冷媒加熱による熱搬送の暖房を行な
う。

【００２２】以上の熱搬送運転において、第１開閉弁８
の開成と第２開閉弁２３の閉成により受液器５内の液冷
媒を気液セパレータ１に落込むと、受液器５内は冷媒加
熱器２で発生したガス冷媒で満たされる。このガス冷媒
は、次の第１開閉弁８の閉成と第２開閉弁２３の開成に
より、放熱器１０で放熱液化した過冷却液冷媒の流入で
冷却され、このガス冷媒の凝縮液化により容積を急減少
させる。この容積の急減少で新たな過冷却液冷媒が一気
に流入し急減圧が保持され、受液器５内が満液になると
液冷媒の流入が停止し圧力が元の状態に復帰する。

【００２３】ここで、ガス冷媒を最初に凝縮させるきっ
かけを生み出す過冷却液の流入は、第２開閉弁２３の出
口から受液器５間は下り勾配配管とした出口管２４で接
続されるため、第１開閉弁８の閉成および第２開閉弁２
３の開成とともに液冷媒は重力作用により速やかに受液
器５内へ流入する。

【００２４】すなわち、図２のように開閉弁が切換った
時間ｔ₀ からの減圧開始遅れ時間Ｔ _l ′は従来に較べて
大巾短縮（Ｔ_l ′≪Ｔ_l ）でき、閉時間Ｔ_OFF ′（Ｔ
_OFF ′＝Ｔ_r ＋Ｔ_l ′）も従来より短縮（Ｔ_OFF ′≪Ｔ
_OFF ）されるため、開閉周期Ｔ _S ′は従来に対して大巾
短縮（Ｔ_S ′≪Ｔ_S ）できる。

【００２５】開閉周期の大巾短縮により、受液器での液
冷媒の吸引落込み回数の増大により冷媒循環能力が増大
し、冷媒加熱器での加熱量の増大を可能とし、熱搬送量
（暖房に利用の場合は暖房能力）の大能力化ができる。

【００２６】ところで、この減圧開始遅れ時間の短縮分
を開閉周期の短縮に利用せずに、減圧時間の増大に振り
向けると、受液器は時間をかけて過冷却液冷媒を吸引で
きるようになる。これは、利用側である放熱器と加熱を
行なう熱源側とを接続する配管の流路抵抗が大きくなっ
ても良いことを意味し、利用側と熱源側との長配管接続
できるようになるため、本装置の設置工事性が向上す
る。

【００２７】なお、第２開閉弁２３の出口管２４を入口
側に設けた入口管２５よりも下方に設けることにより、
第２開閉弁２３の入口側に保持する過冷却液冷媒の量が
多くなり、第２開閉弁２３の開成時での液冷媒の流入量
が増大でき、減圧開始遅れ時間をより短くできる。

【００２８】さらに、図３に示すように第２開閉弁２３
として、弁体２８の自重に勝つ力で弁体２８を弁座２９
に向けてバネ３０で付勢した逆止弁３１で構成すれば、
出口管２４′を入口管２５′に対して下方に設けること
が容易であり、制御装置２７に電気的に接続する必要が
なく、低コスト化および信頼性が向上できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明の熱搬送装置は、熱
搬送部と循環路とを有するとともに、第２開閉弁は受液
器の上方に配置し第２開閉弁の出口から受液器間は下り
勾配配管とした出口管を設けた構成としているので、減
圧開始遅れ時間が短縮され、冷媒循環能力の増大に伴な
う熱搬送量（暖房に利用時は暖房能力）の大能力化が可
能という効果がある。

【００３０】また、減圧時間の余裕拡大により利用側と
熱源側との長配管接続が可能となり、設置工事性が向上
するという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の熱搬送装置のシステム構成
図

【図２】本発明の実施例の受液器の減圧特性図

【図３】本発明の他の実施例の第２開閉弁部の断面図

【図４】従来の熱搬送装置のシステム構成図

【図５】従来の熱搬送装置での受液器の減圧特性図

【図６】従来の熱搬送装置での第２逆止弁の断面図

【符号の説明】

１ 気液セパレータ ２ 冷媒加熱器 ５ 受液器 ６ 第１逆止弁 ７ 落込み管 ８ 第１開閉弁 ９ 均圧管 １０ 放熱器 ２１ 熱搬送部 ２２ 循環路 ２３ 第２開閉弁 ２４ 出口管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒加熱器と気液セパレータを環状管路に
   接続し、前記気液セパレータの上方に設けた受液器を、
   第１逆止弁を有する落込み管と、第１開閉弁を有する均
   圧管とで前記環状管路に接続した熱搬送部と、前記気液
   セパレータ，放熱器，第２開閉弁，前記受液器を順次配
   管接続した環状の循環路とを有するとともに、前記第２
   開閉弁は前記受液器の上方に配置し第２開閉弁の出口か
   ら受液器間は下り勾配配管とした出口管を設けた熱搬送
   装置。
2. 【請求項２】第２開閉弁の出口管はその入口側に設けた
   入口管よりも下方に設けた請求項１記載の熱搬送装置。
3. 【請求項３】第２開閉弁は弁体の自重に勝つ力で弁体を
   弁座に向けて付勢した逆止弁で構成した請求項１または
   ２記載の熱搬送装置。